基于三位一体的创新型教学模式研究

杨亮亮 刘成林 尤源

摘 要：针对光学课程知识点多、学时有限等特点，提出了基于三位一体的创新型教学模式的研究，主要涵盖三个方面：课程思政元素的引入、混合式教学模式的实施以及翻转课堂教学模式的开展。最终实现“思想引领、知识传授、能力提升”三位一体的课程建设目标，实现立德树人的根本宗旨。

关键词：光学；教学模式；三位一体；课程建设

Researchon Innovative Teaching Mode Based on Trinity

—Take Optics Course as an Example

Yang Liangliang Liu Chenglin You Yuan

School of Physics and Electronics Engineering，Yancheng Teachers University JiangsuYancheng 224007

Abstract：In view of the characteristics of optics course，such as many knowledge points and limited class hours，a research on innovative teaching mode based on trinity is put forward.It mainly covers three aspects：the introduction of ideological and political elements in the curriculum，the implementation of hybrid teaching mode，and the development of flipped classroom teaching mode.Finally，the curriculum construction goal of "thought leading，knowledge imparting and ability upgrading" will be realized，and the fundamental purpose of moral education will be realized.

Keywords：optics；teaching mode；trinity；curriculum construction

近年来，“两性一度”“金课”“课程思政”等词语得到高效课程建设工作的广泛关注。许多高校都在积极开展和推进一流课程的建设与应用，打造“金课”，淘汰“水课”。高校课程的授课宗旨要体现以学生发展为中心，注重学生德智体美劳的全面发展，实现立德树人的教学目标。

光学是物理学的重要分支学科。光学的研究内容十分广泛，包括光的发射、传播和接收等规律，光与物质的相互作用，光的本性等问题［13］。学好光学，既能为进一步学习原子物理、分子物理、相对论、量子力学等课程准备必要的条件，又有助于进一步探讨微观与宏观世界的联系和规律，并把这些规律用于指导科学实践。

本文以我校物理学师范专业的光学课程为例，课程的知识点多而学时有限，传统课堂教学内容固定化且与学生的互动不足。当代教学方式方法的创新、改革与实践，为光学课程的教学改革提供了理论基础和保障。本文从课程思政元素的引入，线上、线下混合式教学模式的实施，翻转课堂的开展三个方面，构建了基于“思想引领、知识传授、能力提升”三位一体的创新型教学模式，凸显了学生的主体地位，提升了学生的参与度，强化了学生人文素养、科学素养和科研方法能力的建立。

1 光学课程目前的教学现状

光学是物理学、光学工程等专业的必修课程，也是核心基础课程。通过光学课程的学习，学生可以牢固掌握光学的基本概念、原理和规律，并能利用其解决具体的计算问题；对光学的发展概况、研究方法以及在科研、生产和实践上的应用有所了解，具有分析和处理初高中物理教材中光学部分问题的能力，为学好后继课程及适应今后的科学技术飞速发展的需要打下良好的基础。除此之外，要培养师范生热爱教育事业，具有乡村教育情怀；具有较好的学科素养和教学能力；具有较好的自主学习能力；具备反思研究能力和团队协作精神。

鉴于光学课程的特点，目前高校教学中普遍采用如下的教学模式：以某一个具体现象来引出科学问题，然后抽象成物理模型進行分析讨论，再利用定理、公式等进行推导，进一步得出结论。在教学过程中，这种教学模式中间部分的理论推导会占据较多的时间。多次采用这种教学模式，容易导致学生更看重公式推导、死记硬背结论，而光学中许多物理现象具有相似性，公式多，定律相似，学生容易混淆，容易把公式记混，这样不仅使原本有趣、有意义的物理现象被活生生地抽离成一堆冷冰冰的公式，而且学生对知识点的混淆会导致学生难以学以致用、触类旁通地去解决实际的问题，这样很难实现学生能力的提升，更加难以实现三位一体的课程建设目标。

2 课程思政元素的引入

作为专业任课教师，我们不仅要完成“传道受业解惑”的教学任务，还要完成思想政治和德育的教育任务，将高校专业课程的教学与思政内容进行有机融合。在整个光学课程的教学过程中的每一次课程中，在知识传授和能力培养与提升的过程中融入价值观的教育，培养学生的责任感和使命感，在思想上引领学生，实现全程育人、全方位育人。

光学是一门有悠久历史的学科，在光学发展过程中，有许多科研工作者、诺贝尔奖获得者为光学的发展做出贡献。例如，光学的起源可以追溯到春秋战国时期墨子所著的《墨经》，其中记载了光沿直线传播、光的反射等现象；牛顿观察到白光在空气薄层上干涉时产生的彩色条纹，即牛顿环的现象；爱因斯坦提出了光电效应方程，证实了光的粒子性；1961年，王大珩院士研制了我国第一台红宝石激光器［46］。通过不同国家科学家的科学发现，学生了解到建立知识是无国界的，要站在巨人的肩膀上，才能有更大的科学发现；通过介绍我国科学家在光学领域的杰出贡献，激励学生学习老一辈忘我奉献的爱国爱岗和大国工匠精神。

在讲解望远镜的结构和放大本领时，可以引入中国“天眼”这一伟大工程，见证南仁东这位天文学家是如何完成500米口径球面射电望远镜的设计、建设、试验和应用的。让学生认识到学习的重要性，下定从事科研活动的决心，进一步增强学生的责任感和使命感。

利用诺贝尔奖获得者的科研事迹、军工仪器的成果研制和应用以及物理现象的新发现、新解释等，引入课程思政元素，激发学生的爱国主义情怀，锻炼和培养学生的研究性思维方式、创新素养及创新能力。把思想政治教育的目标和内容与专业教育进行有机、有意、有效的衔接和融合，让大学生成为德才兼备、德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。

在备课过程中，要充分挖掘课程的思想政治元素，将思想指导和价值观的培养融入课程的教学中，更新完善光学课程的校级SPOC课程，实现思想引领、思政育人的目的。

3 線上、线下混合式教学模式的实施

近年来，随着国家对教育教学资源的大力投入和教学改革的加速推进，线上教学模式得到了飞速的发展，所以，采用线上线下混合式教学模式的教学方式将是一种有益的改革方向。

从课程内容上讲，光学课程概念、定理、公式等知识点多，部分知识点容易混淆，而学时有限。从教学形式上讲，传统“教师一言堂”的教学模式已被摆脱，微课、SPOC、慕课、在线开放课程等形式得到广泛关注。但是，采用单纯的线上教学，个别学生会存在心不在焉、不认真听课等现象；个别自制力差的学生认为教学视频可以随时观看学习，听课不专心，没有紧迫感，从而落后于实际的教学进度。

对于公式的推导过程在线上教学中可以完整体现，而在课堂教学过程中，要注重基本理论、概念和方法的讲授，淡化计算过程和技巧。课堂上可以抛出一些物体问题或者演示实验，抽取部分学生进行讲解，其他学生进行讨论和总结，让学生能够把理论知识和实际问题更加紧密地联系起来，进一步激发学生综合应用所学知识进行科学观察、新知识探求的思维能力，锻炼学生把数学概念、物理概念及工程概念进行有机结合的能力。

综上，对于光学课程，既要利用SPOC模式等线上教学的时间充裕、空间自由等优势，也要结合传统面对面课堂教学的互动优势，才能提高光学内容的深度和广度，保证学生的学习效果，为日后考研、从事相关工作奠定基础。在设定教学目标的同时，要充分挖掘具有专业课程特色的思政元素，扩展教学内容，指导学生树立正确的世界观、人生观和价值观。

4 翻转课堂的开展

利用线上教学和传统课堂相结合的混合式教学模式，可以弥补学时少的缺点。如图1所示，在课堂教学中可以采用提问式方法考查学生基本概念、公式及定律的学习状况和掌握程度；对课程内容的重点、难点，课堂上可以进行强调，或者查漏补缺；对容易混淆的定律或光学现象，课堂上可以采用研讨式教学、项目式教学等不同教学方法，开展翻转课堂。下表给出了干涉、衍射两章节中采用翻转课堂模式的教学内容和教学方法，这种混合式教学模式能够提升学生的参与度，提高学生分析和解决问题的能力，强化学生的科学素养和科研方法能力的建立，培养学生从事研究的科学思维，凸显学生的主体地位。

利用翻转课堂模式可以使学生在较短的时间内对某一问题有深刻的认识，起到事半功倍的效果。例如，虚拟现实技术中的头盔显示器包括目镜和物镜的设计，学生通过虚拟眼镜的佩戴和体验，可以增强对目视光学仪器的理解；多区域人工晶状体的研究和应用可以解决由晶状体浑浊引起的白内障，能够对不同物距和不同视场实现清晰成像，进一步加深学生对几何光学的认知；3D显示技术在电影业的应用，使人们能够在观看电影时有立体纵深的感觉，由此让学生认识到光的偏振性质，理解偏振光的产生和干涉等理论知识。

在光学课程专业知识讲授过程中，引入课程思政元素，同时，采用线上、线下混合式教学模式开展翻转课堂，建设以学生为中心，以实际应用或解决实际问题为驱动，以综合型人才培养为目标的教学模式。这种基于“思想引领、知识传授、能力提升”三位一体的创新型教学模式的建设和发展能够提高学生的学习兴趣和课堂参与度，提高学生自主学习的能力、理论与实践结合的能力等。

由于光学课程采用了线上线下的混合式教学模式，所以，其成绩考核采用平时成绩、讨论参与度和考试成绩三个部分，各个部分都包括线下和线上两块。平时成绩主要是课堂考勤和在线学习及作业完成情况；讨论参与度包括SPOC线上讨论和翻转课堂；考试成绩包括期中考试和期末考试。期中测验可以采用线上开卷模式考核，期末考试仍然采用线下传统课堂的模式。润物细无声地融入课程思政、科学合理地融入翻转课堂的混合式教学模式，相比较传统的课堂教学，学生的自主学习能力和学习效果都得到了提高。

结语

基于课程思政元素的引入，线上、线下混合式教学模式的实施，翻转课堂的开展三个方面，构建良好的教学模式、教学方法，提高学生的学习效果，实现“知识传授、思想引领和能力提升”三者的有机统一，增长学生见识，塑造其品格，努力使其成为社会主义新时代的建设者和接班人。本文所提出的教学模式也可以推广应用到其他理工类课程中。

参考文献：

［1］姚启钧原著，华东师大光学教材编写组改编.光学教程［M］.第六版.北京：高等教育出版社，2019.

［2］赵凯华，钟锡华.光学（重排版）［M］.北京：北京大学出版社，2018.

［3］尤金·赫克特（Eugene Hecht）.光学（英文版）［M］.第五版.北京：电子工业出版社，2017.

［4］王勇刚，刘思聪.课堂十分钟了解我国光学的前世与今生——大学光学课程思政教学改革探析［J］.物理通报，2021（12）：7175.

［5］武震林，潘路军，韩秀友.本科基础课“光学”课程思政教学改革探索［J］.教育教学论坛，2020（50）：2526.

［6］彭玲玲.“光”辉灿烂的一生——追忆“两弹一星功勋奖章”获得者、两院院士王大珩［J］.中国科技奖励，2011（08）：6972.

基金项目：盐城师范学院教育教学改革课题资助（重点课题）（2021YCTCJGZ007）

作者简介：杨亮亮（1986— ），女，汉族，吉林长春人，工学博士，副教授，主要从事光学、检测技术等方面的研究。